Design of a remote controlled hovercraft

Este informe trata el diseño, desarrollo y construcción de un aerodeslizador de pequeño tamaño, equipado con control remoto que permite al usuario actuar sobre la velocidad y dirección del mismo. Este proyecto podrá ser utilizado en un futuro como base para el desarrollo de aplicaciones más complejas. Un aerodeslizador es un medio de transporte cuyo chasis se eleva sobre el suelo por medio de un motor impulsor que hincha una falda colocada en la parte inferior del mismo. Además, uno o más motores se colocan en la parte trasera del vehículo para propulsarlo. El hecho de que el aerodeslizador no este en contacto directo con la tierra, hace que pueda moverse tanto por tierra como sobre el agua o hielo y que sea capaz de superar pequeños obstáculos. Por otra parte, este hecho se convierte a su vez en un problema debido a que su fuerza de rozamiento al desplazarse es muy pequeña, lo que provoca que sea muy difícil de frenar, y tienda a girar por sí mismo debido a la inercia del movimiento y a las fuerzas provocadas por las corrientes de aire debajo del chasis. Sin embargo, para este proyecto no se ha colocado una falda debajo del mismo, debido a que su diseño es bastante complicado, por lo tanto la fricción con el suelo es menor, aumentando los problemas detallados con anterioridad. El proyecto consta de dos partes, mando a distancia y aerodeslizador, que se conectan a través de antenas de radiofrecuencia (RF). El diseño y desarrollo de cada una ha sido realizado de manera separada exceptuando la parte de las comunicaciones entre ambas. El mando a distancia se divide en tres partes. La primera está compuesta por la interfaz de usuario y el circuito que genera las señales analógicas correspondientes a sus indicaciones. La interfaz de usuario la conforman tres potenciómetros: uno rotatorio y dos deslizantes. El rotatorio se utiliza para controlar la dirección de giro del aerodeslizador, mientras que cada uno de los deslizantes se emplea para controlar la fuerza del motor impulsor y del propulsor respectivamente. En los tres casos los potenciómetros se colocan en el circuito de manera que actúan como divisores de tensión controlables. La segunda parte se compone de un microcontrolador de la familia PSoC. Esta familia de microcontroladores se caracteriza por tener una gran adaptabilidad a la aplicación en la que se quieran utilizar debido a la posibilidad de elección de los periféricos, tanto analógicos como digitales, que forman parte del microcontrolador. Para el mando a distancia se configura con tres conversores A/D que se encargan de transformar las señales procedentes de los potenciómetros, tres amplificadores programables para trabajar con toda la escala de los conversores, un LCD que se utiliza para depurar el código en C con el que se programa y un módulo SPI que es la interfaz que conecta el microcontrolador con la antena. Además, se utilizan cuatro pines externos para elegir el canal de transmisión de la antena. La tercera parte es el módulo transceptor de radio frecuencia (RF) QFM-TRX1-24G, que en el mando a distancia funciona como transmisor. Éste utiliza codificación Manchester para asegurar bajas tasas de error. Como alimentación para los circuitos del mando a distancia se utilizan cuatro pilas AA de 1,5 voltios en serie. En el aerodeslizador se pueden distinguir cinco partes. La primera es el módulo de comunicaciones, que utiliza el mismo transceptor que en el mando a distancia, pero esta vez funciona como receptor y por lo tanto servirá como entrada de datos al sistema haciendo llegar las instrucciones del usuario. Este módulo se comunica con el siguiente, un microcontrolador de la familia PSoC, a través de una interfaz SPI. En este caso el microcontrolador se configura con: un modulo SPI, un LCD utilizado para depurar el código y tres módulos PWM (2 de 8 bits y uno de 16 bits) para controlar los motores y el servo del aerodeslizador. Además, se utilizan cuatro pines externos para seleccionar el canal de recepción de datos. La tercera y cuarta parte se pueden considerar conjuntamente. Ambas están compuestas por el mismo circuito electrónico basado en transistores MOSFET. A la puerta de cada uno de los transistores llega una señal PWM de 100 kilohercios que proviene del microcontrolador, que se encarga de controlar el modo de funcionamiento de los transistores, que llevan acoplado un disipador de calor para evitar que se quemen. A su vez, los transistores hacen funcionar al dos ventiladores, que actúan como motores, el impulsor y el propulsor del aerodeslizador. La quinta y última parte es un servo estándar para modelismo. El servo está controlado por una señal PWM, en la que la longitud del pulso positivo establece la posición de la cabeza del servo, girando en uno u otra dirección según las instrucciones enviadas desde el mando a distancia por el usuario. Para el aerodeslizador se han utilizado dos fuentes de alimentación diferentes: una compuesta por 4 pilas AA de 1,5 voltios en serie que alimentarán al microcontrolador y al servo, y 4 baterías de litio recargables de 3,2 voltios en serie que alimentan el circuito de los motores. La última parte del proyecto es el montaje y ensamblaje final de los dispositivos. Para el chasis del aerodeslizador se ha utilizado una cubierta rectangular de poli-estireno expandido, habitualmente encontrado en el embalaje de productos frágiles. Este material es bastante ligero y con una alta resistencia a los golpes, por lo que es ideal para el propósito del proyecto. En el chasis se han realizado dos agujeros: uno circular situado en el centro del mismo en el se introduce y se ajusta con pegamento el motor impulsor, y un agujero con la forma del servo, situado en uno del los laterales estrechos del rectángulo, en el que se acopla el mismo. El motor propulsor está adherido al cabezal giratorio del servo de manera que rota a la vez que él, haciendo girar al aerodeslizador. El resto de circuitos electrónicos y las baterías se fijan al chasis mediante cinta adhesiva y pegamento procurando en todo momento repartir el peso de manera homogénea por todo el chasis para aumentar la estabilidad del aerodeslizador. SUMMARY: In this final year project a remote controlled hovercraft was designed using mainly technology that is well known by students in the embedded systems programme. This platform could be used to develop further and more complex projects. The system was developed dividing the work into two parts: remote control and hovercraft. The hardware was of the hovercraft and the remote control was designed separately; however, the software was designed at the same time since it was needed to develop the communication system. The result of the project was a remote control hovercraft which has a user friendly interface. The system was designed based on microprocessor technologies and uses common remote control technologies. The system has been designed with technology commonly used by the students in Metropolia University so that it can be readily understood in order to develop other projects based on this platform.

Synchronous collaboration of virtual and remote laboratories

Virtual and remote laboratories(VRLs) are e-learning resources which enhance the accessibility of experimental setups providing a distance teaching framework which meets the student's hands-on learning needs. In addition, online collaborative communication represents a practical and a constructivist method to transmit the knowledge and experience from the teacher to students, overcoming physical distance and isolation. Thus, the integration of learning environments in the form of VRLs inside collaborative learning spaces is strongly desired. Considering these facts, the authors of this document present an original approach which enables user to share practical experiences while they work collaboratively through the Internet. This practical experimentation is based on VRLs, which have been integrated inside a synchronous collaborative e-learning framework. This article describes the main features of this system and its successful application for science and engineering subjects.

Practical experiences on a real pumping system emulated by a hardware model and used as a remote laboratory

Paper submitted to ACE 2013, 10th IFAC Symposium on Advances in Control Education, University of Sheffield, UK, August 28-30, 2013.

Providing Collaborative Support to Virtual and Remote Laboratories

Virtual and remote laboratories (VRLs) are e-learning resources that enhance the accessibility of experimental setups providing a distance teaching framework which meets the student's hands-on learning needs. In addition, online collaborative communication represents a practical and a constructivist method to transmit the knowledge and experience from the teacher to students, overcoming physical distance and isolation. This paper describes the extension of two open source tools: (1) the learning management system Moodle, and (2) the tool to create VRLs Easy Java Simulations (EJS). Our extension provides: (1) synchronous collaborative support to any VRL developed with EJS (i.e., any existing VRL written in EJS can be automatically converted into a collaborative lab with no cost), and (2) support to deploy synchronous collaborative VRLs into Moodle. Using our approach students and/or teachers can invite other users enrolled in a Moodle course to a real-time collaborative experimental session, sharing and/or supervising experiences at the same time they practice and explore experiments using VRLs.

Adapting the 'family wellbeing' empowerment program to the needs of remote indigenous school children

Objective: To adapt the Family Wellbeing empowerment program, which was initially designed to support adults to take greater control and responsibility for their decisions and lives, to the needs of Indigenous school children living in remote communities. Method. At the request of two schools in remote Indigenous communities in far north Queensland, a pilot personal development and empowerment program based on the adult Family Wellbeing principles was developed, conducted and evaluated in the schools. The main aims of the program were to build personal identity and to encourage students to recognise their future potential and be more aware of their place in the community and wider society. Results: Participation in the program resulted in significant social and emotional growth for the students. Outcomes described by participating students and teachers included increased analytical and reflective skills, greater ability to think for oneself and set goals, less teasing and bullying in the school environment, and an enhanced sense of identity, friendship and,social relatedness'. Conclusion: This pilot implementation of the Family Wellbeing Program adapted for schools demonstrated the program's potential to enhance Indigenous young people's personal growth and development. Challenges remain in increasing parental/ family involvement and ensuring the program's sustainability and transferability. The team has been working with relevant stakeholders to further develop and package the School-based Family Wellbeing program for Education Queensland's New Basics curriculum framework.

Remote learning and laboratory center over Internet and ISDN

Recent advances in telecommunications technologies have transformed the modes of learning and teaching. One potentially vital component in the equation will be Remote Education or Remote Learning, the ability to compress time and space between teachers and students through the judicious application of technology. The purpose of this thesis is to develop a Remote Learning and Laboratory Center over the Internet and ISDN, which provide education and access to resources to those living in remote areas, children in hospitals and traveling families, with audio, video and data.^ Remote Learning and Laboratory Center (RLLC) is not restricted to merely traditional education processes such as universities or colleges, it can be very useful for companies to train their engineers, via networks. This capability will facilitate the best use of scarce, high quality educational resources and will bring equity of services to students as well as will be helpful to the Industries to train their engineers. The RLLC over the Internet and ISDN has been described in details and implemented successfully. For the Remote Laboratory, the experiment procedure has been demonstrated on reprogrammable CPLD design using ISR Kit. ^